WDM प्रौद्योगिकियाँ: डेटा केंद्रों को आपदा प्रूफ क्लस्टर में जोड़ती हैं

आधुनिक डेटा केंद्रों की विश्वसनीयता के बावजूद, महत्वपूर्ण सुविधाओं के लिए अतिरेक का एक और महत्वपूर्ण स्तर आवश्यक है, क्योंकि मानव निर्मित या प्राकृतिक आपदा के कारण संपूर्ण आईटी बुनियादी ढाँचा विफल हो सकता है। आपदा सहिष्णुता सुनिश्चित करने के लिए, बैकअप डेटा केंद्रों का निर्माण करना आवश्यक है। कटौती के तहत, उनके संयोजन (डीसीआई - डेटा सेंटर इंटरकनेक्शन) से उत्पन्न समस्याओं के बारे में हमारी कहानी।




मानव जाति द्वारा संसाधित डेटा की मात्रा अविश्वसनीय मूल्यों तक बढ़ गई है, और व्यावसायिक प्रक्रियाओं में आईटी बुनियादी ढांचे की भूमिका इतनी महान है कि अल्पकालिक विफलताएं भी कंपनी को पूरी तरह से पंगु बना सकती हैं। डिजिटल तकनीकों को हर जगह पेश किया जा रहा है, और वित्तीय क्षेत्र, दूरसंचार, या, उदाहरण के लिए, बड़े इंटरनेट रिटेल, विशेष रूप से उन पर निर्भर हैं। बड़े क्लाउड प्रदाता, बैंक या बड़े दूरसंचार ऑपरेटर के लिए डेटा केंद्रों की विश्वसनीयता पर्याप्त नहीं है: एक छोटे डाउनटाइम से नुकसान की गणना खगोलीय मात्रा में की जा सकती है और, उनसे बचने के लिए, एक आपदा-प्रतिरोधी बुनियादी ढांचे की आवश्यकता है। आप इसे केवल अतिरेक बढ़ाकर बना सकते हैं - आपको बैकअप डेटा केंद्र बनाने होंगे।

डिजास्टर रिकवरी से उच्च उपलब्धता को अलग करना

कॉर्पोरेट डेटा केंद्र या किराए के परिसर में स्थापित उपकरण संयुक्त हो सकते हैं। भू-वितरित समाधानों की दोष सहिष्णुता सॉफ्टवेयर वास्तुकला के माध्यम से प्राप्त की जाती है, और मालिक अपनी सुविधाओं पर बचा सकते हैं: उन्हें एक डेटा सेंटर बनाने की आवश्यकता नहीं है, उदाहरण के लिए, एक टियर III या यहां तक ​​कि टियर II स्तर। आप डीजल जनरेटर का परित्याग कर सकते हैं, ओपन-फ्रेम सर्वर का उपयोग कर सकते हैं, अत्यधिक तापमान की स्थिति के साथ खेल सकते हैं और अन्य दिलचस्प चालें कर सकते हैं। किराए के क्षेत्रों में स्वतंत्रता की कम डिग्री हैं, यहां प्रदाता खेल के नियमों को निर्धारित करता है, लेकिन एकीकरण के सिद्धांत समान हैं। आपदा-प्रतिरोधी आईटी सेवाओं के बारे में बात करने से पहले, यह तीन जादू संक्षिप्तिकरण को याद करने योग्य है: आरटीओ, आरपीओ और आरसीओ। ये प्रमुख प्रदर्शन संकेतक आईटी बुनियादी ढांचे की विघटन का सामना करने की क्षमता निर्धारित करते हैं।

आरटीओ (रिकवरी टाइम उद्देश्य) - एक घटना के बाद आईटी प्रणाली को पुनर्प्राप्त करने का स्वीकार्य समय;
RPO (रिकवरी बिंदु उद्देश्य) - आपदा वसूली के दौरान स्वीकार्य डेटा हानि। यह आमतौर पर उस अधिकतम अवधि के रूप में मापा जाता है जिसके दौरान डेटा खो सकता है;
आरसीओ (रिकवरी क्षमता उद्देश्य) आईटी भार का हिस्सा है जिसे बैकअप सिस्टम ले सकता है। बाद के संकेतक को प्रतिशत, लेनदेन और अन्य "तोते" में मापा जा सकता है।

उच्च उपलब्धता (एचए) और डिजास्टर रिकवरी (डीआर) समाधानों के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है। उनके बीच अंतर को RPO और RTO के साथ आरेख के रूप में आरेख के रूप में देखा जा सकता है:


आदर्श रूप से, हम डेटा नहीं खोते हैं और एक विफलता से उबरने में समय बर्बाद नहीं करते हैं, और बैकअप साइट सेवाओं की पूर्ण कार्यक्षमता सुनिश्चित करेगी, भले ही मुख्य एक नष्ट हो जाए। शून्य आरटीओ और आरपीओ केवल डेटा केंद्रों के समकालिक संचालन के साथ प्राप्त किया जा सकता है: वास्तव में, यह वास्तविक समय डेटा प्रतिकृति और अन्य खुशियों के साथ भौगोलिक रूप से वितरित असफल-सुरक्षित क्लस्टर है। अतुल्यकालिक मोड में, डेटा अखंडता की अब गारंटी नहीं है: चूंकि प्रतिकृति नियमित अंतराल पर की जाती है, इसलिए कुछ जानकारी खो सकती है। इस मामले में बैकअप साइट पर स्विच करने का समय कई मिनटों से कई घंटों तक है, जब यह तथाकथित पर आता है कोल्ड रिजर्व, जब अधिकांश बैकअप उपकरण बंद हो जाते हैं और बिजली की खपत नहीं होती है।

तकनीकी विवरण

दो या दो से अधिक डेटा केंद्रों को मिलाते समय आने वाली तकनीकी कठिनाइयों को तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया है: डेटा ट्रांसमिशन में देरी, संचार चैनलों की अपर्याप्त बैंडविड्थ और सूचना सुरक्षा समस्याएं। डेटा केंद्रों के बीच संचार आमतौर पर उनके स्वयं या पट्टे पर फाइबर-ऑप्टिक संचार लाइनों द्वारा प्रदान किया जाता है, इसलिए हम उनके बारे में बाद में बात करेंगे। सिंक्रोनस मोड में काम कर रहे डीपीसी के लिए, मुख्य समस्या देरी है। वास्तविक समय डेटा प्रतिकृति सुनिश्चित करने के लिए, उन्हें 20 मिलीसेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए, और कभी-कभी 10 मिलीसेकंड - यह आवेदन या सेवा के प्रकार पर निर्भर करता है।

अन्यथा, उदाहरण के लिए, प्रोटोकॉल के फाइबर चैनल परिवार काम नहीं करेंगे, जो आधुनिक भंडारण प्रणालियों के बिना करना लगभग असंभव है। वहां, गति जितनी अधिक होगी, देरी उतनी ही कम होनी चाहिए। बेशक, प्रोटोकॉल हैं जो आपको ईथरनेट के माध्यम से भंडारण नेटवर्क के साथ काम करने की अनुमति देते हैं, लेकिन यहां डेटा सेंटर में उपयोग किए जाने वाले अनुप्रयोगों और इंस्टॉल किए गए उपकरणों पर बहुत कुछ निर्भर करता है। सामान्य Oracle और VMware अनुप्रयोगों के लिए विलंबता आवश्यकताओं के उदाहरण निम्नलिखित हैं:

Oracle विस्तारित दूरी क्लस्टर विलंब आवश्यकताएँ:


ओरेकल आधिकारिक डेटा से: कैसे बताएं कि क्या डेटाबेस का आईओ धीमा है [आईडी 1275596.1]

VMware देरी आवश्यकताएँ:


VMware vSphere मेट्रो भंडारण क्लस्टर केस स्टडी (VMware vSphere 5.0)


डेटा संचारित करते समय, सिग्नल देरी को दो घटकों के रूप में दर्शाया जा सकता है: टी _कुल = टी _लैस। + T _s जहाँ T _{बराबर है।} - उपकरण के माध्यम से सिग्नल के पारित होने में देरी, और टी _s - ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से सिग्नल के पारित होने के कारण देरी। उपकरण (टी _{उपकरण} ) के माध्यम से सिग्नल के पारित होने के कारण देरी ऑप्टोइलेक्ट्रिक सिग्नल रूपांतरण के दौरान उपकरणों की वास्तुकला और डेटा एनकैप्सुलेशन की विधि पर निर्भर करती है। DWDM उपकरण में, यह कार्यक्षमता ट्रांसपोंडर या muxponder मॉड्यूल को दी जाती है। इसलिए, दो डेटा केंद्रों के बीच संचार का आयोजन करते समय, वे विशेष रूप से ट्रांसपोंडर (muxponder) के प्रकार को चुनने में सावधानी बरतते हैं ताकि ट्रांसपोंडर (muxponder) में देरी सबसे छोटी हो।

सिंक्रोनस मोड में ऑप्टिकल फाइबर (T _s ) में सिग्नल की प्रसार गति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह ज्ञात है कि एक मानक (उदाहरण के लिए, G.652) प्रकाशीय फाइबर में प्रकाश प्रसार की गति इसके मूल के अपवर्तक सूचकांक पर निर्भर करती है और निर्वात में प्रकाश की गति के लगभग 70% (~ 300,000 किमी / सेकंड) के बराबर होती है। हम भौतिक मूल सिद्धांतों में गहराई से नहीं जाएंगे, लेकिन यह गणना करना आसान है कि इस मामले में देरी प्रति किलोमीटर लगभग 5 माइक्रोसेकंड है। इसलिए, दो डेटा केंद्र केवल लगभग 100 किलोमीटर की दूरी पर सिंक्रोनाइज़ कर सकते हैं।

एसिंक्रोनस मोड में, देरी की आवश्यकताएं इतनी कठोर नहीं हैं, लेकिन अगर वस्तुओं के बीच की दूरी बहुत बढ़ जाती है, तो फाइबर में ऑप्टिकल सिग्नल के क्षीणन को प्रभावित करना शुरू हो जाता है। सिग्नल को प्रवर्धित और पुनर्जीवित किया जाना है, अर्थात, आपको अपना स्वयं का ट्रांसमिशन सिस्टम या पट्टा ट्रंक संचार चैनल बनाना होगा। दो डेटा केंद्रों के बीच से गुजरने वाले ट्रैफ़िक की मात्राएँ काफी बड़ी हैं और लगातार बढ़ती रहती हैं। डेटा सेंटरों के बीच ट्रैफ़िक वृद्धि के मुख्य चालक: वर्चुअलाइज़ेशन, क्लाउड सेवाएं, माइग्रेशन और नए सर्वर और स्टोरेज सिस्टम का कनेक्शन। यहां आप डेटा ट्रांसमिशन चैनलों की अपर्याप्त बैंडविड्थ की समस्या का सामना कर सकते हैं। इसे बढ़ाने के लिए अनंत को अपने स्वयं के मुक्त फाइबर की कमी या किराए की उच्च लागत के कारण काम नहीं करेगा। अंतिम महत्वपूर्ण बिंदु सूचना सुरक्षा से संबंधित है: डेटा केंद्रों के बीच चल रहे डेटा को एन्क्रिप्ट किया जाना चाहिए, जो देरी को भी बढ़ाता है। अन्य बिंदु हैं, जैसे कि वितरित प्रणाली को प्रशासित करने की जटिलता, लेकिन उनका प्रभाव इतना महान नहीं है, और सभी तकनीकी बाधाएं मुख्य रूप से संचार चैनलों और टर्मिनल उपकरणों की सुविधाओं से संबंधित हैं।

दो या तीन आर्थिक कठिनाइयाँ हैं

डेटा केंद्रों के संयोजन के दोनों तरीकों में महत्वपूर्ण कमियां हैं। समान रूप से ऑपरेटिंग ऑब्जेक्ट्स को एक दूसरे के करीब स्थित होना चाहिए, जो बड़े पैमाने पर आपदा की स्थिति में उनमें से कम से कम एक के अस्तित्व की गारंटी नहीं देता है। हां, यह विकल्प मानवीय गलती से, आग से, विमान दुर्घटना के परिणामस्वरूप या किसी अन्य स्थानीय आपातकाल के परिणामस्वरूप, इंजन कक्ष के विनाश से सुरक्षित रूप से सुरक्षित है, लेकिन यह इस तथ्य से बहुत दूर है कि दोनों डेटा सेंटर सामना कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक भयावह भूकंप। अतुल्यकालिक मोड में, वस्तुओं को हजारों किलोमीटर दूर रखा जा सकता है, लेकिन स्वीकार्य आरटीओ और आरपीओ मूल्यों को सुनिश्चित करना विफल हो जाएगा। एक आदर्श समाधान तीन डेटा केंद्रों के साथ एक सर्किट होगा, जिनमें से दो समकालिक रूप से काम करते हैं, और तीसरा यथासंभव उन से दूर स्थित है और एक अतुल्यकालिक रिजर्व की भूमिका निभाता है।



तीन डेटा केंद्रों के साथ एकमात्र समस्या इसकी अत्यधिक उच्च लागत है। यहां तक ​​कि एक बैकअप साइट का संगठन सस्ता नहीं है, और कुछ दो निष्क्रिय डेटा केंद्रों को रखने के लिए खर्च कर सकते हैं। एक समान दृष्टिकोण कभी-कभी वित्तीय क्षेत्र में उपयोग किया जाता है यदि लेनदेन की लागत बहुत अधिक है: एक बड़ा एक्सचेंज तीन छोटे डेटा केंद्रों के साथ एक योजना लॉन्च कर सकता है, लेकिन बैंकिंग क्षेत्र में वे दोनों के एक समान संयोजन का उपयोग करना पसंद करते हैं। अन्य उद्योग आमतौर पर सिंक्रोनस या एसिंक्रोनस मोड में काम करने वाले दो डेटा केंद्रों को मिलाते हैं।

DWDM - DCI के लिए इष्टतम समाधान

यदि ग्राहक को दो डेटा केंद्रों को संयोजित करने की आवश्यकता होती है, तो वह अनिवार्य रूप से उपरोक्त समस्याओं का सामना करेगा। उन्हें हल करने के लिए, हम DWDM वर्णक्रमीय मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक का उपयोग करते हैं, जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य (λ, यानी, लैम्ब्डा) का उपयोग करके एक ऑप्टिकल फाइबर में कई वाहक संकेतों को गुणा करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, एक ऑप्टिकल जोड़ी में ITU-T G.694.1 आवृत्ति ग्रिड के अनुसार 80 (96) तरंगदैर्ध्य हो सकते हैं। प्रत्येक तरंग दैर्ध्य की डेटा अंतरण दर 100 Gbit / s, 200 Gbit / s या 400 Gbit / s है, और एक ऑप्टिकल जोड़ी की क्षमता 80 λ * 400 Gbit / s = 32 Tbit / s तक पहुंच सकती है। पहले से तैयार डिज़ाइन हैं जो 1 तरंग / एस प्रति तरंग दैर्ध्य प्रदान करते हैं: वे निकट भविष्य में और भी अधिक बैंडविड्थ देंगे। आज, यह चैनल बैंडविड्थ समस्या को पूरी तरह से हल करता है: अतिरिक्त फाइबर के बजाय, ग्राहक उपलब्ध लोगों का अधिक कुशलता से उपयोग करेगा - यातायात का उपयोग शानदार मूल्यों तक पहुंच जाएगा।



स्पेक्ट्रल मल्टीप्लेक्सिंग आपको बैंडविड्थ की समस्याओं को हल करने की अनुमति देता है, और सिंक्रोनस मोड में काम करने वाले डेटा केंद्रों के लिए, यह काफी पर्याप्त है, क्योंकि उनके बीच डेटा संचारित करने में देरी छोटी दूरी के कारण कम होती है और DWDM प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले ट्रांसपोंडर (या मक्सपॉन्डर) के प्रकार पर अधिक निर्भर करती है। यह वर्णक्रमीय संपीड़न DWDM की तकनीक की मुख्य विशेषताओं में से एक ध्यान देने योग्य है: इस तथ्य के कारण यातायात का पूरी तरह से पारदर्शी संचरण कि तकनीक सात-स्तरीय OSI मॉडल के पहले भौतिक स्तर पर काम करती है। अगर मैं ऐसा कह सकता हूं, तो DWDM प्रणाली अपने क्लाइंट कनेक्शन के लिए "पारदर्शी" है, जैसे कि वे एक प्रत्यक्ष पैच कॉर्ड द्वारा जुड़े होंगे। यदि हम अतुल्यकालिक मोड के बारे में बात करते हैं, तो देरी की मुख्य मात्रा डेटा केंद्रों के बीच की दूरी पर निर्भर करती है (हमें याद है कि ओबी में प्रति किलोमीटर 5 माइक्रोसेकंड की देरी है), लेकिन देरी के लिए कोई सख्त आवश्यकताएं नहीं हैं। इसलिए, ट्रांसमिशन रेंज DWDM प्रणाली की क्षमताओं द्वारा निर्धारित की जाती है और तीन कारकों द्वारा सीमित होती है: सिग्नल क्षीणन, सिग्नल-टू-शोर अनुपात और ध्रुवीकरण-मोड प्रकाश फैलाव।

DWDM लाइन के ऑप्टिकल भाग की गणना करते समय, इन सभी कारकों को ध्यान में रखा जाता है और गणना के आधार पर, ट्रांसपोंडर (या muxponders) के प्रकार, आवश्यक संख्या और एम्पलीफायरों के प्रकार, साथ ही ऑप्टिकल पथ के अन्य घटकों का चयन किया जाता है। DWDM सिस्टम के विकास और उनकी संरचना में ट्रांसपोंडर की उपस्थिति के साथ, जो 40 Gbit / s और 100 Gbit / s और उससे अधिक की गति पर सुसंगत स्वागत का समर्थन करते हैं, एक सीमित कारक के रूप में प्रकाश के ध्रुवीकरण-मोड फैलाव को ध्यान में रखा जाना बंद हो गया है। ऑप्टिकल लाइन की गणना करने और एम्पलीफायर के प्रकार को चुनने का प्रश्न एक बड़ा अलग विषय है जिसके लिए पाठक को भौतिक प्रकाशिकी की मूल बातें जानना आवश्यक है, और हम इस लेख में इसके बारे में विस्तार से चर्चा नहीं करेंगे।

WDM तकनीक सूचना सुरक्षा समस्याओं को हल कर सकती है। बेशक, एन्क्रिप्शन को ऑप्टिकल स्तर पर प्रदर्शन करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन इस दृष्टिकोण में कई निर्विवाद फायदे हैं। उच्च स्तर पर एन्क्रिप्शन को अक्सर विभिन्न यातायात प्रवाह के लिए स्वायत्त उपकरणों की आवश्यकता होती है और महत्वपूर्ण देरी में योगदान देता है। ऐसे उपकरणों की संख्या में वृद्धि के साथ, देरी भी बढ़ती है, और नेटवर्क प्रबंधन की जटिलता भी बढ़ जाती है। OTN ऑप्टिकल एन्क्रिप्शन (G.709 - ITU-T अनुशंसा जो DWDM सिस्टम में फ्रेम प्रारूप का वर्णन करता है) सेवा के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है, को अलग-अलग उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है और यह बहुत तेज़ है - एन्क्रिप्टेड और अनएन्क्रिप्टेड डेटा स्ट्रीम के बीच का अंतर आमतौर पर 10 से अधिक नहीं होता है मिलीसेकेंड।



DWDM स्पेक्ट्रल मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक के उपयोग के बिना, बड़े डेटा केंद्रों को संयोजित करना और आपदा प्रूफ वितरित क्लस्टर बनाना लगभग असंभव है। नेटवर्क पर प्रसारित सूचनाओं की मात्रा तेजी से बढ़ रही है और जल्दी या बाद में मौजूदा फाइबर-ऑप्टिक संचार लाइनों की संभावनाएं समाप्त हो जाएंगी। अतिरिक्त को रखने या किराए पर लेने से उपकरण खरीदने की तुलना में ग्राहक को अधिक लागत आएगी, वास्तव में, आज, सीलिंग एकमात्र आर्थिक रूप से व्यवहार्य विकल्प है। कम दूरी पर, DWDM प्रौद्योगिकियां मौजूदा ऑप्टिकल फाइबर का अधिक कुशलता से उपयोग करना संभव बनाती हैं, स्वर्ग में यातायात का उपयोग बढ़ाती हैं, और लंबी दूरी पर वे डेटा ट्रांसमिशन में देरी को भी कम करते हैं। आज यह बाजार पर उपलब्ध सबसे अच्छी तकनीक है और यह इस पर करीब से ध्यान देने योग्य है।